高端电流检测:差动放大器vs.电流检测放大器

2011-12-31 08:58:40来源: 互联网
  在电机控制、电磁阀控制以及电源管理(如DC/DC转换器与电池监控)等诸多应用中,高精度的高端电流检测都是必需的。在这种应用中,对高压侧电流而非回路电流进行监控,可以提高诊断能力,如确定对地短路电流以及连续监控回流二级管电流,避免使用取样电阻,保持接地的完整性。图1、图2和图3分别给出电磁阀控制及电机控制的典型高压侧电流取样配置。

  在上述所有配置中,监控负载电流的取样电阻上的PWM共模电压在从地到电源的范围内摆动。利用从电源级到FET的控制信号可以确定这个

  在使用单一控制FET的电磁阀控制中(见图1),电流始终沿同一方向流动,因此单向电流检测器就足够了。在电机控制配置中(见图2与图3),电机相位进行分流意味着取样电阻中的电流沿着两个方向流动,因此,需要双向电流检测器。

                图1 典型电磁阀控制中的高压侧分流

  许多半导体供应商都为高压侧电流检测提供了多种方案。研究这类应用的设计工程师发现,这些方案都可以遵循两个截然不同的高压结构来进行分类:电流检测放大器和差动放大器。

      

                       图2 典型H桥电机控制中的高压侧分流

                          图3 典型三相电机控制中的高压侧分流

  接下来,我们将会详细介绍这两种架构的重要差异,以帮助高压侧电流检测设计工程师选择最适合应用的器件。我们将比较两个高压器件:双向差动放大器AD8206和双向电流检测放大器AD8210。这两个器件具有相同的引脚,都具备高端电流取样监控功能,但其性能指标与架构却不同。那么,如何选择合适的器件呢?                      

图4  AD8206内部结构示意图   

  它们如何工作

  AD8206(见图4)是一款集成的高压差动放大器,通过内置输入电阻网络能够将输入电压削弱至1/16.7,可承受高达65V的共模电压,以使共模电压保持在放大器A1的输入电压范围内。但是,其内部的输入电阻网络也会使差分信号以同样比例衰减。为了实现AD8206的20V/V增益,放大器A1与A2必须将差分信号放大约334V/V。

  这个器件通过将输出放大器偏置到电源范围内的适当电压,来实现双向输入测量。电阻分压网络与放大器A2同向输入端连接,外部低阻抗电压施加到精密配置的电阻分压网络,来实现偏置。AD8206的一个优异特性是:当共模电压为-2V(相当于250mV的共模偏置电路,如图4所示)时,它能够正确地放大差分输入电压。

  AD8210(图5)是最近推出的一款高压电流检测放大器,功能与AD8210一样,并且引脚兼容。但是,AD8210的工作方式与差动放大器不同,其性能指标也不同。

                          图5 AD8210功能示意图

  一个明显的区别是输入结构不依靠电阻分压网络来处理高共模电压。输入放大器包括一个采用XFCB IC制作工艺制造的高压晶体管,由于此类晶体管的VCE击穿电压超过65V,因此输入端的共模电压可以高达65V。

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关键字:电流检测

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2011/1231/article_4321.html
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